三轴飞行模拟转台控制系统设计

本文简要介绍了三轴飞行模拟转台在直升机飞行控制系统地面模拟试验中的作用,重点阐述了三轴飞行模拟转台控制系统的基本原理、结构框图和系统设计要求,以及该转台控制软件的设计方法。     

液压飞行模拟转台的数字自适应控制

本文描述了用微型计算机实现模型参考自适应控制,克服了三轴液压飞行模拟转台中摩擦力矩造成的低速爬行现象,提高了转台在低速运行时的性能,并用数字式位置反馈提高了转台的位置跟踪精度。     

飞行模拟转台伺服系统的改进

 在研制YMT-S1型飞行模拟转台（以下简称转台）的过程中,作者对转台的伺服系统作了大量的实验研究,在原有伺服系统的基础上进行了改进设计,构成了“双速”伺服系统、包含速度微分反馈的速度系统及位置系统、“综合”控制伺服系统。 实验证明:三种伺服系统对提高转台的技术性能有明显效果。 本文介绍了这三种伺服系统的构成、工作原理及效果。     

飞行模拟转台高精度数字重复控制器的设计

从工程的角度讨论了离散重复控制系统的设计,所提出的重复控制方法可保证速度跟踪误差快速收敛为零。在重复控制器中采用了高阶低通滤波器和动态补偿器,改善了跟踪精度,保证了系统的稳定性,减少了周期性扰动误差。将所提出的方法应用于飞行模拟转台伺服系统的速度控制中,仿真结果表明,针对周期指令信号和周期干扰信号可保证较高的跟踪精度和较强的稳定性和鲁棒性。     

捷联三轴角运动仿真转台

三轴角运动仿真转台是战术导弹自动驾驶仪设计时使用的一种重要的关键的仿真设备,以前大多数自动驾驶仪半实物仿真是采用框架结构式三轴转台,三个轴是安装在一体,分外框,内框,中框,这种结构的缺点是伺服系统的通频带很难做得高,本文叙述一种捷联结构式三轴角运动仿真轴台,按这种结构设计,伺服系统的通频带很容易提高,系统的造价也可以降低,是值得采用的一种方案。     

基于名义模型的飞行模拟转台反演滑模控制

针对飞行模拟转台这一实际的不确定伺服系统,提出一种新型控制策略,该控制策略是建立在名义模型基础上的一种新型全鲁棒滑模控制器.控制系统由两种控制器构成,一种是针对实际对象的全鲁棒滑模控制器,另一种是针对名义模型的积分反演滑模控制器.采用名义模型与实际对象之间的建模误差设计全鲁棒滑模控制器,采用积分反演滑模控制器来保证控制精度,全鲁棒性能由全局滑模控制器来保证.采用Lyapunov方法实现了两种控制器的稳定性分析.以飞行模拟转台伺服系统为被控对象,针对正弦和阶跃响应的仿真结果表明,采用所提出的控制方法,可实现全局鲁棒性并保证较高的位置跟踪精度.     

大偏载情况下双马达同步驱动控制建模及研究实现

针对某三轴液压飞行仿真转台研制中的关键技术,经过详细的建模仿真,研究压差均衡控制策略对负载变形的抑制效果和PID控制参数对负载变形的影响。经过试验验证,该方案合理可行,能取得较好的动静态技术指标,最终该同步方案成功应用于某三轴液压飞行转台。     

三轴运动模拟转台的运动学和动力学

三轴运动模拟转台是惯性导航和飞行控制等测试当中使用的大型精密测试设备。高精度三轴转台的研制工作和转台的使用都要求对三自由度运动转台的运动学和动力学进行表达和描述。本文采用一种通用的、系统的向量和旋转矩阵的表达算法,对三轴转台的运动学进行了描述,给出了由转台的三个转角求转台方位的解,以及反之,由转台方位求三个转角的解;并且,运用了在级联刚体动力学中发展了的牛顿——尤拉方程,推导出三轴台的动力学方程,给出了在不同程度的三种结构假设条件下的转台动力学的具体的解析表达式。     

液压飞行仿真转台复合控制(英文)

针对液压飞行仿真转台伺服系统具有高度非线性动态、大的参数时变和严重的通道间负载耦合,提出了一种复合控制设计。该复合控制由一个鲁棒反馈控制器和一个前馈补偿器组成。设计目标是,即使存在相当大的不确定性、外部扰动和通道间负载耦合,也要实现高的跟踪性能。为了达到这个目标,用μ综合最优化技术设计反馈控制器以抑制摄动和扰动,用基于零相位误差跟踪的基本思想建立前馈补偿器以补偿系统的动态时滞。为了验证所提出的控制策略,进行了仿真和试验,结果表明,所设计的系统对模型摄动具有非常强的鲁棒性,并具有优越的抑制负载耦合和改善跟踪性能的能力。     

电液复合伺服系统

 飞行模拟转台的伺服系统要求阀-马达组合的连续调速比很大（例如1100以上）,负载惯量大的（例如30千克·厘米·秒²）模拟转台只能采用电液伺服系统。本文介绍一种电液复合伺服系统,使阀-马达组合的调速比由原来的180提高到1800左右,系统的其它指标也有改善,满足了转台伺服系统的要求。 文章列举了国内用于模拟转台的马达的调速比,分析了柱塞式马达调速比低的原因及改善办法,提出了电液复合伺服系统。文中介绍了电液复合伺服系统的工作原理并进行了理论分析,推导出复合系统方块图及传递函数,对复合系统进行动态分析并与原系统对比。最后给出了一系列实验的典型数据和曲线。     

持续载荷飞行模拟器过载模拟新原理

 先进战斗机空战机动时产生的持续性高过载会严重危及其飞行安全。为了能够在地面开展高过载的飞行员飞行训练,需要对新型持续载荷飞行模拟器(SGFS)持续性过载模拟的新原理进行研究。首先分析了SGFS过载模拟的新机理,系统地推导了相关的计算公式,在此基础上建立了SGFS过载模拟的数学模型。为了考察SGFS对单轴及多轴过载的模拟能力,分别对梯形过载指令及飞机全滚机动时的飞行员3轴过载进行了数值仿真,并研究了过载模拟时SGFS的运动规律。仿真结果验证了所建立的SGFS数学模型的正确性,同时表明SGFS可对实际飞行时的飞行员3轴持续性过载进行精确地模拟。     

DDV作动器余度数字伺服系统工程设计与实现

 介绍一种直接驱动阀（DDV）式作动器的余度数字式伺服系统设计与实现,描述了系统的余度配置、设计思想及组成,建立了DDV作动器的结构参数化模型及数字伺服回路的模型,并进行了仿真,分析了作动器动静态特性、采样频率及监控器的设计性能。最后,采用快速原型实时仿真,对余度数字式伺服系统完成了的性能试验验证,结果表明系统性能令人满意。     

大惯量下电动伺服机构非线性特性与控制方法研究

针对高超声速飞行器非线性影响飞行姿态控制问题,分析了电动伺服机构中传动间隙、刚度、摩擦力矩等非线性因素的影响,并讨论了由间隙引起极限环的定义及产生条件。针对传动间隙引起的极限环振荡和较大惯量的翼面加剧振荡问题,建立了系统间隙极限环模型和非线性振动模型,并提出了间隙补偿器设计方法。重点研究了间隙、翼面转动惯量、刚度及干扰力对伺服控制系统的影响规律。通过在内环增加间隙补偿器的基础上,在外环引入速度、加速度负反馈设计方法,解决了大惯量舵面下控制系统抖动问题,仿真和试验结果证明了这一理论是正确的。     

变形飞机机翼折叠机构设计及折叠角度测量

针对变形飞机机翼变形机构的设计要求,设计由舵机、蜗轮蜗杆机构、平行四边形机构组合而成的机翼变形机构,并设计基于三轴加速度计和DSP处理器的机翼折叠角度的测量算法和控制系统。利用加速度计分别求得机身和机翼相对于参考坐标系的角度,相减即得机身平面与机翼的夹角,制作一架小型折叠翼飞机模型对测量算法进行验证。结果表明：机翼能够稳定折叠在任一给定角度,测量算法准确,机翼实际折叠角度误差在可接受的范围内。     

机翼颤振的鲁棒自适应切换控制

将机翼颤振问题对应的气动伺服弹性系统动态,看做沿飞行轨迹或特定飞行动作的若干模型的连续切换,引入切换系统描述其包线内的动态特性。进而,基于多Lyapunov函数方法和模型参考自适应控制(MRAC)理论,提出一种机翼颤振鲁棒自适应切换控制方案。该方案允许不同速度设计点的模型及对应控制器进行快速切换,以全面覆盖飞行包线内的系统动态,获得良好的机翼颤振主动抑制效果,有效规避自适应控制需要参数缓慢变化的缺陷。同时,构建Lure-Postnikov形式的Lyapunov函数,采用多Lyapunov函数方法,以线性矩阵不等式的形式,推导闭环切换系统为有界MRAC系统的充分条件,确保飞行包线内颤振抑制的全局稳定性。     

共轴双旋翼试验台液压操纵系统建模及仿真研究

基于对共轴双旋翼桨叶的动力学和空气动力学分析,建立了共轴双旋翼试验台液压操纵系统模型,并通过simulink仿真分析了系统在俯仰操纵和高频激振时系统的动态响应和交互耦合影响,为地面旋翼试验台系统的设计和控制提供依据.     

Investigation of rotor control system loads

This paper concentrates on the aeroelasticity analysis of rotor blade and rotor control systems. A new multi-body dynamics model is established to predict both rotor pitch link loads and swashplate servo loads. Two helicopter rotors of UH-60A and SA349/2, both operating in two critical flight conditions, high-speed flight and high-thrust flight, are studied. The analysis shows good agreements with the flight test data and the calculation results using CAMRAD II. The mechanisms of rotor control loads are then analyzed in details based on the present predictions and the flight test data. In high-speed conditions, the pitch link loads are dominated by the integral of blade pitching moments, which are generated by cyclic pitch control. In high-thrust conditions, the positive pitching loads in the advancing side are caused by high collective pitch angle, and dynamic stall in the retreating side excites high-frequency responses. The swashplate servo loads are predominated by the rotor pitch link loads, and the inertia of the swashplate has significant effects on high-frequency harmonics of the servo loads.     

基于鲁棒伺服LQR的结冰飞机纵向控制律重构方法

由于防/除冰系统总会出现故障或者除冰不彻底,因此仅依靠防/除冰系统实现结冰条件下的安全飞行并非完全可靠,研究结冰后飞机控制律重构对飞机操纵安全和飞行安全极其重要。针对飞机的纵向运动建立了结冰影响模型和纵向动力学模型,采用鲁棒伺服线性二次型调节器(LQR)最优控制设计了飞机结冰后空中飞行纵向控制律,模拟了飞机在俯仰姿态保持模式下遭遇不同严重程度结冰后的动态响应特性,并与常规PID控制进行对比。结果表明,所设计的控制律能够有效改善结冰飞机的飞行性能和飞行品质,准确跟踪给定的俯仰角指令,且抗干扰能力、动态性能以及鲁棒性均优于常规PID控制。为飞机结冰后的重构控制问题和自动飞行控制,提供了新的思路。